CN104574869A - 基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线网络应用领域，具体涉及基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置及方法。本发明利用防丢器和监控器中的Wi-Fi模块通过RSSI测距，周期性的测量防丢器和监控器的距离，当发现超过一定距离时，双方同时报警，且监控器可以通过防丢器发来的GPS信息，显示出防丢器的位置信息，使本发明不但具有防丢功能，还能及时确定防丢器的位置，并且可以实现多个防丢器同时与监控器连接，进而实现一个监控器对多个防丢器的监控。

Description

基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置及方法
技术领域
 本发明涉及无线网络应用领域，具体涉及基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置及方法。
背景技术
目前，市场上防丢器品种较多，有手机蓝牙防丢器、射频防丢器。另外，中国实用新型专利《手机WIFI防丢器》（授权公告号为CN 203135999 U）的公开了一种手机Wi-Fi防丢器，该手机Wi-Fi防丢器消除了手机蓝牙防丢器、射频防丢器的不足，但无法准确测定防丢物品的实际位置，仅能靠人的短时记忆知晓防丢物品的位置；另外，当防丢的对象为小孩、老人等易迷失人群时，该手机Wi-Fi防丢器不具备找寻功能，并且该手机Wi-Fi防丢器配置复杂，需要借助Internet网络经服务器发挥作用，并且蓝牙防丢器监控距离短且只能实现一对一的监控。
发明内容
针对背景技术的不足，本发明提供了一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置及方法，本发明利用防丢器和监控器中的Wi-Fi模块通过RSSI测距，周期性的测量防丢器和监控器的距离，当发现超过一定距离时，双方同时报警，且监控器可以通过防丢器发来的GPS信息，显示出防丢器的位置信息，使本发明不但具有防丢功能，还能及时确定防丢器的位置，并且可以实现多个防丢器同时与监控器连接。
要解决的技术问题是克服上述手机Wi-Fi防丢器的不足，提供一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi共享的智能防丢装置。
本发明的技术方案是：一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢方法，包括防丢器和监控器，防丢器和监控器包含Wi-Fi模块和报警模块，防丢器还包括定位系统，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可通过RSSI测距监控两者之间的距离；定位系统用于监控器对防丢器的定位；报警模块用于防丢器和监控器之间超过一定距离时的报警使用；其特征在于，它还包括以下步骤：
防丢器与监控器连接和设置的步骤，设置监控器与防丢器一对一通信连接，或设置一个监控器与多个防丢器通信连接；
通过防丢器端的实时RSSI值判断防丢器与监控器之间的距离，当其距离值大于设定值时，防丢器和监控器上的报警模块启动。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：当某一防丢器超出预定的报警距离时，防丢器发送报警信号给监控器，同时该防丢器将其实时RSSI值及GPS的地理信息传输给监控器，监控器通过APP软件显示防丢器的地理位置信息和信号强度分布图。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器连接的步骤为：在防丢器中预存好Wi-Fi接入点的账号和密码后，在监控器中用配套APP软件创建Wi-Fi热点，将Wi-Fi热点的账号和密码设置为防丢器中预存的账号和密码，防丢器扫描到该热点后，将预存的密码发送给该热点。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器设置的步骤为：在监控器上利用APP软件对每个防丢器的定义进行设置，将监控器点击进入自定义属性界面后，选择需要定义设置的防丢器，选择自定义命名对每个防丢器设置定义名称；选择安全距离对监控器进行自定义安全距离设置，同时将设定好的安全距离信息发送给防丢器；选择个性报警铃声将其设置为该防丢器超出距离后监控器的报警铃声，或将该铃声发送给防丢器，设置为超出距离后防丢器的报警铃声。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器之间距离计算公式为：PR(dBm)=A-10·n1gr ，A 为信号传输1 m 远时接收信号的功率,n为信号传播因子，PR 是无线信号的接收功率, r 是收发单元之间的距离。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的监控器还包括定位系统，所述的定位系统包括GPS模块、GLONASS、Galileo或北斗定位模块。
如上所述的智能防丢方法，其特征在于：它还包括防丢器寻找监控器模式或监控器寻找防丢器模式；所述的防丢器寻找监控器模式具体方式为：防丢器寻找监控器，按防丢器上的报警搜索键，监控器声光报警，同时当防丢器接近或远离监控器时，防丢器上面的LED 灯闪烁频率加快或减慢，用户可结合监控器的声光报警和LED 灯闪烁频率确定监控器方向；所述的监控器寻找防丢器模式为：选择好需要寻找的防丢器后，对应防丢器声光报警，同时将其实时RSSI值和GPS信息发送到监控器，监控器APP显示出其地理位置信息和相应的信号强度分布图。
本发明还公开了一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置，包括防丢器和监控器，其中防丢器和监控器都包含Wi-Fi模块、电源模块和声光报警模块，防丢器还包括定位系统，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可通过RSSI测距监控两者之间的距离；定位系统用于监控器对防丢器的定位；电源模块为通用模块，其用于对防丢器和监控器进行供电，且包含电量监控模块，其特征在于：所述的防丢器通过Wi-Fi模块测算相互之间的距离，当防丢器和监控器超过设定值时，防丢器和监控器启动声光报警模块，且防丢器向监控器发送定位信息和RSSI信息。
如上所述的智能防丢装置，其特征在于：所述的监控器还包括定位系统。
如上所述的智能防丢装置，其特征在于：所述的定位系统包括GPS模块、GLONASS、Galileo，北斗定位模块。
附图说明
图1 是本发明系统结构框图；
图2 是本发明防丢器与监控器连接过程示意图；
图3 是本发明监控器APP对各防丢器的自定义属性设置流程图；
图4是本发明监控器APP对Wi-Fi热点账号信息修改和新增防丢器实现流程图；
图5 是本发明防丢功能实现流程图；
图6 是本发明寻找功能实现流程图；
图 7是本发明防丢器端功能框图；
图8是本发明监控器APP软件设计框图。
具体实施方式
名词解释：
RSSI（Received Signal Strength Indication）测距原理：无线信号的发射功率和接收功率之间的关系可以用式(1) 表示, P R 是无线信号的接收功率, P T是无线信号的发射功率, r 是收发单元之间的距离, n 传播因子, 数值大小取决于无线信号传播的环境.
P R =P T/rn                  （1）
在公式(1)两边取对数可得到式(2) ,
10 ·nlgr = 10lg P T /P R        (2)
节点的发射功率是已知的, 将发送功率代入式(2) 中可得式(3) ,
10lgP R = A - 10·nlgr         (3)
式(3) 的左半部分10lg P R 是接收信号功率转换为dBm 的表达式, 可以直接写成式(4)
P R (dBm) = A - 10·nlgr（4）
式（4）中A 可以看作信号传输1 m 远时接收信号的功率,n为信号传播因子，是定值。
RSSI测距的应用：通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据该数值进行定位计算的一种定位技术。如无线传感的ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。
APP软件：在防丢器和监控器上的用户编辑的软件，用户通过软件编程，对防丢器和监控器的各项参数设置，使其实现通信、定位、测距等功能。图7为防丢器端APP软件功能图，图8监控器APP软件框图。注：APP软件一说仅为方便叙述，其应代表所有格式的软件，例如监控器为电脑，则软件为对应系统的安装程序软件。
Wi-Fi（Wireless Fidelity）：指无线保真，一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置，包括防丢器和监控器，其中防丢器和监控器包含Wi-Fi模块、GPS模块和电源模块，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可通过防丢器端RSSI测距对两者之间的距离进行监控；GPS模块用于监控器对防丢器的定位；电源模块为通用模块，且包含电量监控模块，其用于对防丢器和监控器进行供电。
本发明的防丢器还包括微控制器（MCU）、Flash存储器和声光报警模块；Flash存储器是一种不挥发性内存，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，应用程序长时间的保存在上面，使防丢器可以根据不同要求开发不同的软件，声光报警模块用于各种情况下的报警；微控制器用于控制管理各种指令和软件的运行。
本发明的监控器可以为手机、移动电脑等人们经常使用的电子移动设备，只需要在这个平台上增加相应的软件，使其具有GPS模块定位和Wi-Fi通信功能即可。
作为本发明的另一种实施例，在监控器没有GPS模块，这样只是不能获取到监控器的GPS信息，其他报警自定义设置等功能均可正常使用。
本发明的GPS模块实为定位模块，不仅限于GPS定位模块，还应包含GLONASS，Galileo，北斗定位模块等定位系统。
如图2至图8所示，本发明中防丢器与监控器采用Wi-Fi直连（Wi-Fi Direct)技术进行连接，防丢器通过APP软件选择防丢模式后，同时通过APP软件设置好防丢器的报警距离，当防丢器与监控器的距离超过设定距离时，防丢器与监控器同时声光报警，回到安全距离内停止报警，达到有效防丢功能。
防丢器与监控器连接后，APP软件可对防丢器进行自定义属性设置，也可对Wi-Fi热点信息进行修改，新增防丢器连接等以及报警距离等设置。APP软件切换至防丢模式，当任一防丢器与监控器的距离超过设定距离时，两者同时声光报警，回到安全距离内停止报警。防丢器与监控器连接过程示见图2，监控器APP对各防丢器的自定义属性设置流程图见图3，APP软件对Wi-Fi热点账号信息修改和新增防丢器实现流程图见图4。
如图5所示，APP软件进入防丢模式，开启防丢模式后，当任一防丢器与监控器的距离超过设定距离时，两者同时声光报警，回到安全距离内停止报警。
图6为本发明的寻找防丢器功能实现流程图，当APP软件切换至寻找防丢器模式，选择好需要寻找的防丢器后，对应防丢器声光报警，同时将其实时RSSI值和GPS信息发送到监控器，监控器APP显示出其地理位置信息和相应的信号强度分布图。
当手持防丢器寻找监控器，按防丢器上的报警搜索键，监控器声光报警，同时当防丢器接近或远离监控器时，防丢器上面的LED 灯闪烁频率加快或减慢，LED 灯闪烁频率根据RSSI信号强度值确定，信号越强，LED 灯闪烁频越高，用户可结合监控器的声光报警和LED 灯闪烁频率确定监控器方向。
本发明的基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢方法，包括防丢器和监控器，防丢器和监控器包含Wi-Fi模块、电源模块和报警模块，防丢器还包括定位系统，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可以通过RSSI测距对两者间的距离进行监督；定位系统用于监控器对防丢器的定位；报警模块用于防丢器和监控器之间超过一定距离后的报警使用。
本发明的智能防丢方法包括以下步骤：
防丢器与监控器连接和设置的步骤；在防丢器中预存好Wi-Fi接入点的账号和密码后，在监控器中用配套APP软件创建Wi-Fi热点，将Wi-Fi热点的账号和密码设置为防丢器中预存的账号和密码，打开防丢器的电源开关，防丢器扫描到该热点后，将预存的密码发送给该热点。
然后在监控器上利用APP软件对每个防丢器的定义进行设置，将监控器点击进入自定义属性界面后，选择需要定义设置的防丢器，选择自定义命名对每个防丢器设置定义名称；选择安全距离对监控器进行自定义安全距离设置，同时将设定好的安全距离信息发送给防丢器；选择个性报警铃声进入铃声列表，选中一个铃声后，可将其设置为该防丢器超出距离后监控器的报警铃声，也可将该铃声发送给防丢器，设置为超出距离后防丢器的报警铃声。
通过防丢器端实时的RSSI值计算防丢器与监控器之间的距离，当距离值大于设定值时，防丢器和监控器上的报警模块启动，且防丢器向监控器发送GPS信息和RSSI值信息。其具体工作过程是：连接中的防丢器周期性的获取RSSI值，并将RSSI值转换为对应的距离值与接收到的设定安全距离进行比较，若当前值小于或等于设定值，则继续周期性获取RSSI值并判断，若当前值大于设定值即防丢器与监控器的距离大于设定的安全距离，则防丢器报警，同时发送报警信号给监控器，且将其实时GPS定位信息和RSSI值信息发送给监控器，监控器收到报警信号后声光报警，同时根据收到的GPS信息和RSSI值显示出该防丢器的名称，位置信息和RSSI信号强度分布图。
更进一步的，当某一防丢器超出预定的报警距离时，该防丢器声光报警，同时将其实时GPS信息和RSSI信息发送给监控器，监控器通过APP软件显示出其地理位置信息和相应的信号强度分布图。
本发明的RSSI测距通过无线通讯中功率与距离的关系计算如下：
PR(dBm)=A-10·n1gr
无线信号的发射功率和接收功率之间的关系可以用式(1) 表示, P R 是无线信号的接收功率, P T是无线信号的发射功率, r 是收发单元之间的距离, n 传播因子, 数值大小取决于无线信号传播的环境.
P R  = P T /r n                     （1）
在公式(1)两边取对数可得到式(2) ,
10 ·nlgr = 10lgP T /P R        (2)
节点的发射功率是已知的, 将发送功率代入式(2) 中可得式(3) ,
10lgP R = A - 10·nlgr         (3)
式(3) 的左半部分10lg P R 是接收信号功率转换为dBm 的表达式, 可以直接写成式(4)
P R  (dBm) = A - 10·nlgr（4）
式（4）中A 可以看作信号传输1 m 远时接收信号的功率,n为信号传播因子，是定值。
当确定了常数A 与n 的值后，距离r 就可以根据PR (dBm) 计算出来。通过检测信号强度实现监控器和防丢器的距离测算。
本发明的有益效果是：本发明的防丢器周期性的通过Wi-Fi模块测量其与监控器之间的距离，当其距离超过设定值时，可及时报警，并且监控器可通过防丢器发回的Wi-Fi信号的强度和GPS信息准确确定防丢器的位置信息，这样既可防止监控器的丢失，也可以防止物品丢失或防止儿童、老人等走丢失。本发明不但具有防丢功能，还能及时确定防丢器位置信息，并且可以实现一个监控器对多个防丢器的监控。

Claims (10)

1.一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢方法，包括防丢器和监控器，防丢器和监控器包含Wi-Fi模块和报警模块，防丢器还包括定位系统，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可通过RSSI测距监控两者之间的距离；定位系统用于监控器对防丢器的定位；报警模块用于防丢器和监控器之间超过一定距离时的报警使用；其特征在于，它还包括以下步骤：
防丢器与监控器连接和设置的步骤，设置监控器与防丢器一对一通信连接，或设置一个监控器与多个防丢器通信连接； 
通过防丢器端的实时RSSI值判断防丢器与监控器之间的距离，当其距离值大于设定值时，防丢器和监控器上的报警模块启动。
2.如权利要求1所述的智能防丢方法，其特征在于：当某一防丢器超出预定的报警距离时，该防丢器声光报警并发送报警信号给监控器，同时将其GPS信息和RSSI信息实时发送给监控器，监控器通过APP软件显示防丢器的地理位置信息和信号强度分布图。
3.如权利要求1或2所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器连接的步骤为：在防丢器中预存好Wi-Fi接入点的账号和密码后，在监控器中用配套APP软件创建Wi-Fi热点，将Wi-Fi热点的账号和密码设置为防丢器中预存的账号和密码，防丢器扫描到该热点后，将预存的密码发送给该热点。
4.如权利要求1或2所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器设置的步骤为：在监控器上利用APP软件对每个防丢器的定义进行设置，将监控器点击进入自定义属性界面后，选择需要定义设置的防丢器，选择自定义命名对每个防丢器设置定义名称；选择安全距离对监控器进行自定义安全距离设置，同时将设定好的安全距离信息发送给防丢器；选择个性报警铃声将其设置为该防丢器超出距离后监控器的报警铃声，或将该铃声发送给防丢器，设置为超出距离后防丢器的报警铃声。
5.如权利要求1或2所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的防丢器与监控器之间距离计算公式为： PR(dBm)=A-10·n1gr ，A 为信号传输1 m 远时接收信号的功率,n为信号传播因子，P R 是无线信号的接收功率, r 是收发单元之间的距离。
6.如权利要求1或2所述的智能防丢方法，其特征在于：所述的监控器还包括定位系统，所述的定位系统包括GPS模块、GLONASS、Galileo或北斗定位模块。
7.如权利要求1或2所述的智能防丢方法，其特征在于：它还包括防丢器寻找监控器模式或监控器寻找防丢器模式；所述的防丢器寻找监控器模式具体方式为：防丢器寻找监控器，按防丢器上的报警搜索键，监控器声光报警，同时当防丢器接近或远离监控器时，防丢器上面的LED 灯闪烁频率加快或减慢，用户可结合监控器的声光报警和LED 灯闪烁频率确定监控器方向；所述的监控器寻找防丢器模式为：选择好需要寻找的防丢器后，对应防丢器声光报警，同时将其实时RSSI值和GPS信息发送到监控器，监控器APP显示出其地理位置信息和相应的信号强度分布图。
8. 一种基于ＧＰＳ定位和Wi-Fi的智能防丢装置，包括防丢器和监控器，其中防丢器和监控器都包含Wi-Fi模块、电源模块和声光报警模块，防丢器还包括定位系统，Wi-Fi模块用于防丢器与监控器之间通信，并可通过RSSI测距监控两者之间的距离；定位系统用于监控器对防丢器的定位；电源模块为通用模块，其用于对防丢器和监控器进行供电，且包含电量监控模块，其特征在于：所述的防丢器通过Wi-Fi模块测算相互之间的距离，当防丢器和监控器超过设定值时，防丢器和监控器启动声光报警模块，且防丢器向监控器发送定位信息和RSSI信息。
9.如权利要求8所述的智能防丢装置，其特征在于：所述的监控器还包括定位系统。
10.如权利要求8或9所述的智能防丢装置，其特征在于：所述的定位系统包括GPS模块、GLONASS、Galileo或北斗定位模块。
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